エルビウム添加ファイバ増幅器のゲイン特性

要約：エルビウム添加ファイバ増幅器は、Lフリー980nm InGaAs / InGaAsP / InGaP高出力量子井戸レーザーによって励起されました。 20mWのポンプ電力では、ゲインは33dB、最大ゲイン係数は6.7dB / mW、飽和出力電力は6dBmです。 ゲインは、ファイバの長さとポンプ出力の関数としてであり、出力電力の関数としてもあります。

1はじめに
光通信技術の深い発展により、直接光増幅技術としてのエルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）の開発が今日の研究の主流になりました。 EDFAは、エルビウム添加ファイバと通信ファイバの互換性、低結合損失、良好な安定性、高ゲイン、高帯域幅、高効率、低ノイズ、偏光依存性なし、および単純な構造を備えています。 その小さなサイズのため、使いやすく、高い実用的価値。 したがって、コヒーレント光通信、光アーク副通信、量子光通信など、全光ファイバ通信を実現するための重要なコンポーネントです。 これは、世界中の科学者、特に近年注目を集めている半導体レーザーで励起されたエルビウム添加ファイバ増幅器の注目を集めています。 実験により、980 nmの発光波長を持つ半導体レーザーが、エルビウム添加ファイバ増幅器の最適なポンプ源であることが示されています。 980nmには励起状態の吸収がないだけでなく、高いポンピング効率、高速応答、および量子変換効率が100％に近いため、高ゲイン係数、低ノイズ、高飽和出力の利点があります。

図 1 EDFA構造の概略図。

実験用ポンプ光源は、グループが開発した980 nmのアルミニウムを含まないInGaAs / InGaAsP / InGaP高出力量子井戸レーザーです。信号源は、波長が1.48〜1.58μmの外部共振器型レーザーダイオードです。信号光とポンプ光は、コンバイナを介してエルビウム添加ファイバに入ります。エルビウムドープファイバのコア径は2μm、セリウムドーピング濃度は200 ppm、開口数は0.3です。図1は、EDFAデバイスの構造を示しています。偏光の影響を受けない2つの光アイソレータを使用して、レーザー発振を防ぎ、自然放出（ASE）フィードバックを増幅します。狭帯域光フィルタは、エルビウム添加ファイバに吸収されないASEおよびポンプ光を除去し、増幅器のゲイン帯域幅を拡大します。図2にゲインスペクトルを示します。図から、1.533 nmと1.553 nmの周囲に2つのピークがあることがわかります。そのため、これら2つの波長を信号波長として比較します。図3は、2つの信号波長のファイバ長とゲイン係数の関係を示しています。所定のポンプ出力に対して、増幅器の最大ゲインは最適なファイバ長に対応します。 980 nmのポンプ波長、12 mWのポンプ出力、および-38 dBmの信号出力では、1.533 nmおよび1.553 nmの信号波長の最適なファイバ長は両方とも12 mであり、対応する最大ゲイン係数はそれぞれ6.7および5.7 dB / mWです。ファイバの長さが最適値を超えると、ゲイン係数は急速に低下します。その理由は、アンプの最適な長さを超える部分はポンピングされず、増幅された信号を吸収するためです。図4は、ゲインの関数としてのポンプ出力を示しています。ポンプパワーが20mW、信号パワーが38dBm、ファイバ長が12m、信号波長が1.533μm、ゲインが33dB、しきい値パワーが1.3mWの場合。信号の波長は1.553μm、ゲインは23 dB、スレッショルドパワーは1 mWです。図5は、出力電力とゲインの関係を示しています。飽和出力電力は、ゲインが3dBに低下すると6dBmです。

Lバンド多波長調整可能 シングルモードファイバーレーザー

Lバンド多波長調整可能SMファイバーレーザー制御方法
Lバンド 1554~1607nm 64 波長調整可能 ファイバーレーザー 間隔 0.8nm




光源の波長調整範囲はCバンドをカバーし、最大64波長（ITU-T標準波長、100GHz波長間隔）までの連続レーザ出力を実現します。統合されたデュアルFPキャビティチューニングエタロンと高利得チップ、高出力パワー（8MW）で、狭い線幅、高波長精度。特別な駆動制御回路、高精細カラーLCDスクリーン、オプションの制御キーボードおよびホストコンピュータソフトウェアも利用可能です。ユーザーは簡単に正確に波長を調整することができます。DWDMシステム開発、ファイバレーザ、光ファイバリンク、光デバイステストなどの分野に使用できます。

1030nm 100mW シングルモード ファイバーレーザー

1030nm 100mW シングルモード ファイバーレーザー テストレポート




単一モード光ファイバ出力の1030 nmの半導体レーザ源採用高性能蝶形半導体レーザ光ファイバ結合FBG锁频、安定性の確保と単一モードピッグテイル出力波長スペクトル。専門的に設計された駆動回路とTEC制御を使用して、レーザーの安全で安定した操作を確実にしてください。 レーザーは科学研究および生産テストに使用することができ、要求に応じてベンチまたはモジュラーパッケージで供給することができます。

785nm マルチモード ファイバー結合レーザー

このレーザーは、785nm 半導体レーザー用のマルチモードファイバーカップリングで、出力パワーの安定性が良く、スポットパターンが大幅に改善されています。 そしてそれは光路の使用においてより便利で速くなるでしょう。

高効率LバンドエルビウムドープファイバASE広帯域光源

要約：高効率LバンドASE用にダブルパス双方向（DP_BD）ポンプ構成が提案されています。 13.7 dBmの出力パワーのLバンドASEおよび1566〜1604 nmの38nm帯域幅は、ASEパワー強度が-16 dBmよりも高く、最適化された長さの1480 nm LDと高ドープエルビウムファイバーを同時に選択することで得られます。 DP-BD ASEソースのポンプ変換効率は23.4％であり、11.8％のダブルパスフォワード（DPF）構成によるポンプ変換効率よりも大きくなっています。
はじめに
エルビウム添加ファイバ増幅自然放出（ASE）に基づく広帯域光源は、エルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）を備えた新しいタイプの光源です。 1993年にEDFAが最初に全光増幅に商業的に使用されて以来、光通信が急速に発展しているため、エルビウムドープファイバASEに基づく広帯域光源は1.55インチmバンドの光通信と同じ出力スペクトルを持ち出力スペクトルは安定しており、環境は小さく、出力は高く、ファイバーシステムとの結合が容易です。高密度波長分割多重システム（DWDM）の光学デバイス（EDFA、ファイバーグレーティング、その他の光パッシブなど）になりました。デバイス）テスト、光ファイバーセンシング、光ファイバージャイロ、およびスペクトル分割多波長光源アプリケーションの重要なソースへのアクセスは、大きな注目と広範な研究を受けています。現在、DWDMシステムの通信帯域幅は元のCバンド（ 1525〜1565nm）をLバンド（1565〜1605リム）に拡張するため、LバンドASEブロードバンドソースの研究はますます注目されていますが、CバンドASEブロードバンドソースと比較して、LバンドASEソースは比較的研究が少なく、その技術この論文では、エルビウムドープファイバASEのパワーはLセグメントで弱く、エルビウムドープファイバのASEを両方向（すなわち、双方向）に同時に利用し、2つのポンプレーザーを利用することが提案されています。高効率のLバンドASE出力は、エルビウムドープファイバを2方向に同時に照射する（双方向ポンプ）ことにより実現されます。実験結果は、DP BD構成が双方向の順方向よりも優れていることを示しています。排気構造（DPF構成）は、排気効率が高くなります。
1 基本原則
図1はエルビウムイオンのエネルギーレベルの図です。エルビウムドープファイバーが980 nmまたは1480 nmレーザーで励起されると、励起光が強化されると粒子の数が反転します。高エネルギー原子の自然放出はファイバー内にあります。媒体の伝播中、継続的に刺激されて増幅され、増幅された自然放射が形成されます。図1に示すように、LバンドASEの形成は、cバンドASE遷移と同じです。違いは、LバンドASEは、‰のシュタルク分裂エネルギーレベルの低エネルギーレベルと4I.5、2つの主要エネルギーレベル間の遷移によって生成されることです。 LバンドASEの形成は次のように簡単に要約できます：铒イオンが980nmまたは1480 nmのポンプレーザーを吸収した後、CバンドASEは最初に铒ファイバーのフロントエンドで生成され、生成されたCバンドASEはバックエンド铒ファイバーによって2番目として吸収されます。これにより、ポンプソースはASEスペクトルをLバンドにシフトしてLを形成します。バンドASEスペクトル。 Lバンド増幅自然放出は铒イオンゲインバンドのテールを使用するため、その放出係数と吸収係数はCバンドの3〜4倍小さくなります。 Lバンドの増幅された自然放出係数はCバンドの増幅された自然放出係数よりもはるかに低いですが、そのゲインはフラットです。粒子数分布が低いため、LバンドASEを得るために必要なエルビウムドープファイバは比較的長く、同じドーピング濃度でのCバンドASEの約数倍です。これにより、ファイバの吸収損失と後方増幅自然放出の蓄積が必然的に増加し、ポンプ変換効率が低下します。高ドープおよび低損失ドープファイバを使用すると、必要なファイバ長が短くなり、吸収損失が減少し、逆増幅された自然放出が蓄積されるため、ポンプ変換効率が向上します。さらに、自然放出効率の増幅は、ポンプ光源の波長の選択にも関係しており、1480 nmポンプレーザーの量子効率は980 nmよりも高く、1480 nmポンプレーザーを選択すると、高効率が得られます。バンドASEソース。したがって、高ドープのエルビウムファイバと1480 nmポンプレーザーは、通常、高効率のLバンドASE光源を得るために同時に選択されます。





2 実験と結果
図2は、双方向の双方向励起LバンドエルビウムドープファイバASEソース構造です。 ポンプ光源は日本の古河株式会社の1480 nm半導体レーザーを使用します。1480nmレーザーの出力は、同じエルビウム添加ファイバーの順方向および逆方向ポンピングによって2つの部分に分割され、エルビウム添加ファイバーはLucentによって使用されます。 1100〜1400 nmのカットオフ波長、5.2インチmのモードフィールド直径、1530 mで17〜33 dB / mの波長吸収、1200 nmで10 dBの吸収を備えた高ドープイッテルビウムファイバ、モデルLRL-EDF。 km。の2面ミラーは3 dBカプラーで簡単に接続され、その反射率はcバンドとLバンドの両方で95％以上に達します。反射を防ぎ、レーザーを形成するためにアイソレーターが出力に接続されます。 実験では、出力スペクトルと出力パワーをAN6317B分光計で測定しました。



この実験では、まず双方向構造のLバンドASEソースを調べます（図2、PB = 0）。 1480 nmレーザーの出力をポンプカプラーWDM1のポンプ端子に直接接続します1480 nmレーザーの最大出力は100 mWです。決定されたポンプ出力について、最良の平坦LバンドASEスペクトルを得るために、EDF長は最適な選択肢（すなわち、最適な反転粒子数密度）を持ちます;铒ファイバー長が短い場合、Lバンド蟠Eスペクトルのテールは比較的低いです。このとき、エルビウムイオンに対応する反転粒子の密度はわずかに大きくなります。铒ファイバーの長さが長くなると、LバンドASEスペクトルのテールは、EI）Fの長さが最大に選択されるまで徐々に高くなります。良い値は、この時点で最高の平坦LバンドASEスペクトルを出力します。ベイトファイバーの長さを増やし続けると、ポンプ出力が特定の逆粒子数密度を生成するのに十分ではないため、結果のASEが铒ファイバーのテールに吸収され、ASEが発生しますスペクトルパワーが低下します。いくつかの異なるエルビウムドープファイバ長の低ASEスペクトルが実験で測定されました。図3（a）はEDFの長さを示していますASEスペクトルは19 mおよび100 mWで測定されました。パワーポンピングでは、図から、1565〜1607 nm（42 nm）で、自然放出スペクトルパワーが--21（IBmよりも高く、良好な分光器がASEスペクトルパワーを測定したときのスペクトル平坦性は、10.7 dBmであり、対応するポンプ変換効率は約11.8％です。パワーディバイダーを使用して1480 nnlレーザーのパワーを分割します（実験では50％）逆方向ポンプ（総ポンプ出力は100 mwに維持）として、図2に示す双方向ポンプ構造が形成されます。分光計から測定されたASEスペクトルは、ASEスペクトルの出力が大きくなり、図3（b）に示すように、1566〜1604リム（38リム）では、自然放出スペクトルのパワーは16 dBmよりも高く、出力パワーは13.7 dBmです。ポンプ変換効率は23.4％であり、双方向双方向ポンプ構造は双方向構造よりもポンプ変換効率が高いことがわかります。さらに、双方向ポンプシングルパス出力のASEスペクトルも測定されます。この実験では、図2に示す2面ミラーを取り外し、実験で測定したASE損失はスペクトルは弱く、スペクトルはLバンドに完全には転送されません。つまり、シングルパスの場合、スペクトルが平坦なLバンドASEスペクトルを取得するには、より長いエルビウムドープファイバが必要であり、ポンプ変換効率も低くなります。一般に、LバンドASEソース設計では、双方向構造が一般的に使用されます。



3 結論
本論文では、双方向フォワードポンプ構造と双方向双方向ポンプ構造Iを実験的に研究しています。 バンドASEソースは、双方向の双方向ポンプ構造が双方向の前方ポンプ構造よりも高いポンプ変換効率を持っていることを示しています。 100mWのポンプ出力では、13.7 dBmのLバンドASE出力が得られます。1566〜1604nm（38 nm）では、自然放出スペクトル出力は-16 dBmより高く、対応するポンプ変換効率は23.4％です。